Nature：塑料生物酶降解新技术 24小时完全降解PET塑料
- 2022年05月23日 09:12:19来源：化工仪器网作者：吴吴吴点击：5679
【化工仪器网 项目成果】塑料的发明给人们的日常生活带来非常大的便利，但随着经济的飞速发展，塑料的废弃与处理之间出现断层，导致塑料污染问题日趋严峻。据专家预测，到2040年，将有约7.1亿吨的塑料进入环境中，这还是在采取了有效防治的背景下，如果不采取有效行动，这个数据将达到13亿吨。
近年来，越来越多的证据表明塑料污染给生态环境造成了极大的破坏，法国发展研究所的研究数据表明，每年大约有1500万海洋生物因为塑料污染死亡，并且这个数据还在不断上升。此外，微塑料(粒径小于5mm的塑料)也有了向人类“进攻”之势，2022年4月，微塑料已经在活人的肺部深处被科学家发现。(《微塑料入侵人体？浅谈微塑料的现状与防治》)
海洋中的塑料垃圾
塑料污染的治理迫在眉睫，有关塑料生物降解的研究是环保领域的重大课题。2022年4月28日，《Nature》上刊登了一项有关利用酶降解塑料的新技术的论文，来自美国德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员利用计算机学习算法创造了一种新型酶FAST-PETase，它最短可以在一天内完全降解PET塑料。
常见的塑料品种包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚丙烯(PP)等，其中PET是生活中是最常见的塑料品种之一，主要被用于制作塑料瓶。
在实验中，为了提高PET降解酶(PETase)的活性，研究人员使计算机学习算法来预测酶的突变，经过对突变体进行工程改造和测试，他们选定了一种含有五个突变的酶——FAST-PETase(功能性、活性、稳定和耐受性PETase)。与未经改造的PETase相比，FAST-PETase的活性高，有着优秀的降解能力。
PET分为两种形态，一是紧密的结晶形态，另一种是松散的形态，PET制品就是用这两种转台的塑料按照一定比例混合而成的。因为结晶形态的PET比较稳定，无法直接用酶进行讲解，所以必须经过预处理使它变成“松散状态”。
实验结果发现，FAST-PETase的降解能力超强，它能够在室温下一周或50℃以下一天内完全降解松散状态的PET，当洁净度PET的结晶度超过25%时，需要将PET热预处理至“松散状态”，再进行降解。不仅如此，FAST-PETase还表现出了对51种消费后塑料容器、5种聚酯纤维以及全部PET制品(织物和塑料瓶)的降解能力。
同时，研究人员还发现，他们通过该技术能够从3克的有色PET中提炼出2.8克的无色PET，这些无色PET能够再进入工业环节，制造出食品级的PET制品，可以说，该技术实现了一个完整的“回收闭环”。
在自然状态下，塑料埋在土壤中需要1000年才能够完全分解，而现在的FAST-PETase新技术使得1000年缩短成了24小时，这是个巨大的进步。据了解，目前该团队已经为这项技术提交了专利申请，如果该技术顺利产业化，那么对塑料污染的治理来说将会是一个“天大的好消息”！
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